JPH09272829A - インクジェット用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電極に印加する電圧の交流周波数
を５ＭＨｚ以下にしても電気分解による気泡の発生を著
しく低減することができ、電極間に電流がスムーズに流
れバブルが安定し常に吐出を正常な状態で行うことがで
き吐出安定性や吐出応答性に著しく優れるとともに連続
記録性を飛躍的に向上させることができ、更に電極の溶
解反応の生成を著しく抑制し電極の磨耗を防止し電極の
耐久性を著しく向上させることができるインクジェット
用インクの提供。 【解決手段】 本発明のインクジェット用インクは、発
色剤と、添加剤と、前記発色剤と添加剤を溶解する溶媒
と、を含有し、かつ、２５℃において比抵抗が８〜５０
Ω・ｃｍであって、前記発色剤の内少なくとも１つの発
色剤の分解温度が１３０℃未満である構成を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を飛翔さ
せて印字または印画させるインクジェット記録方式の記
録装置に用いられるインクジェット用インクに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタに対して、印字の高速
化、カラー化、低騒音化の要求が高まってきている。イ
ンクジェットプリンタはノンインパクト記録方式である
ため記録時の静粛性が図ることができるとともに、イン
ク滴を飛翔させて用紙上に画像を形成するので高速記録
が可能であり、また、特別な定着処理なしに普通紙に記
録できるために広範な分野において利用されだした。更
に、三原色のインクを別々に飛翔させることによりカラ
ー化も容易であることから、家庭用やオフィス用のコン
ピュータの出力用プリンタとしても広く利用されるよう
になってきた。

【０００３】インクジェットプリンタの印字機構は大別
して、連続方式、及び、記録信号に応じてインクを飛翔
させるオンデマンド方式があり、現在オンデマンド方式
が主流を占めている。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第３
４７４７１２０号に開示されているように、記録ヘッド
に付設されているピエゾ素子に、電気的な記録信号を付
加し、これをピエゾ素子の機械的振動に変え、この機械
的振動によってノズル孔からインク小滴を吐出させて記
録紙に付着させることで記録を行う方式である。すなわ
ち、記録信号に対応したインク吐出を行うので連続方式
のように吐出飛翔する小滴の内、画像の記録に要さなか
った小滴を回収することが不要であるため、シンプルな
構造が可能である。ただし、記録ヘッドの加工の困難さ
や、ピエゾ振動素子の小型化が極めて困難でマルチノズ
ル化が難しく、ピエゾ素子の機械振動という機械的エネ
ルギーで小滴の飛翔を行うので高速記録に向かない等の
欠点を有している。

【０００５】オンデマンド方式の他の例としてインクを
加熱してインク中にバブルを発生させその体積変化でイ
ンクを飛翔させるバブルジェット方式がある。米国特許
第３１７９０４２号に開示されている方式は熱エネルギ
ーを利用することが記載されている。機械的振動エネル
ギーを利用する方式と比較しエネルギー変換効率が高
く、マルチノズル化が容易であるといった特徴がある。

【０００６】また、一般にこういった熱を利用したイン
ク吐出方式は、環境温度や印字の履歴によりインクの温
度が変化するため、インクの温度を一定にする試みがな
される。最も一般的なのはインクを予備加熱するための
ヒータをインクの流路のどこかに設け、インク温度を検
出しながらインク温度を一定に制御を行っている。

【０００７】次にその吐出原理について説明する。図１
はそのインク吐出装置の断面模式図である。図１におい
て、１はインク室、２はインク室に充満された導電性の
インクジェット用インク、３はインクジェット用インク
２を収容するインクタンク、４、５はインク室１のイン
クジェット用インク２の液面以下に配置された一対の電
極、６は電源、７は電源６のスイッチ、８はインクジェ
ット用インク２を吐出するノズル、９は記録紙、１０は
ノズル８から吐出されるインク滴である。

【０００８】以上のように構成されたインク吐出装置に
ついて以下その動作を説明する。一対の電極４、５に電
圧を印加すると、インクジェット用インク２に電流が流
れ、そのジュール熱で電極４、５の先端間のインクジェ
ット用インク２の一部が気化する。更にその気化された
インクジェット用インク２の蒸気はノズル８から記録紙
９にインク滴１０を吐出させるのに十分な圧力を発生す
るまで膨張する。スイッチ７により電圧を印加すること
で、インクジェット用インク２を吐出するノズル孔を選
び記録紙１０に所望の文字を形成できるようにしてい
る。

【０００９】インクジェット用インク２としては、米国
特許第４５３６７７６号に、染料の水性混合物から成る
選択的なインクジェット印刷機のためのインクにおい
て、この混合物が、１ｃｍ²当たり１５ないし５０Ωの
比抵抗をインクに与えるような量の加水分解塩から成る
ことを特徴とするインクが、又、特開昭６２−１０９８
７０号公報に第４級アンモニウム塩を必須成分として含
有することを特徴とするインクジェット記録用インク組
成物が、更に、特開平５−１７９１８２号公報に水と着
色剤を含有するインクジェット記録用水性インク組成物
において、アルカノールアミンまたはエチレンオキシド
付加物又はプロピレンオキシド付加物と、ハロゲン化水
素からなる塩を含有するインクが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のインクジェット用インクでは、電極に印加する電圧の
交流周波数を５ＭＨｚより低くすると、沸騰気泡のよう
に収縮する気泡ではなく、インクジェット用インクの電
気分解などの化学反応により、水素、酸素などの収縮消
滅しない気泡が発生し、この気泡が電極間およびノズル
孔に滞留し、インクジェット用インクに電流が流れなく
なり、沸騰が継続してできなくなってしまうか、または
インクジェット用インクに電流が流れて沸騰しても電気
分解による気泡がノズル孔に滞留して吐出が正常に行わ
れないという課題を有していた。また、同時に電極の溶
解反応が起こり、インクジェット用インクに電流が流れ
難くなり、沸騰させることができなくなってしまうとい
う課題を有していた。更に、電極に印加する電圧の交流
周波数を５ＭＨｚ以上に高くすることによりこの課題は
解決するが、電極に印加する交流周波数を５ＭＨｚ以上
に高くすると、駆動回路から発生する不要幅射ノイズが
増大してしまい、また駆動ドライバーの価格が非常に高
いものになってしまうという課題を有していた。

【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、電極に印加する電圧の交流周波数を５ＭＨｚ以下に
しても電気分解による気泡の発生を著しく低減すること
ができ、電極間に電流がスムーズに流れバブルが安定し
常に吐出を正常な状態で行うことができ吐出安定性や吐
出応答性に著しく優れるとともに連続記録性を飛躍的に
向上させることができ、更に電極の溶解反応の生成を著
しく抑制し電極の磨耗を防止し電極の耐久性を著しく向
上させることができるインクジェット用インクを提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のインクジェット用インクは、発色剤と、添加
剤と、前記発色剤と添加剤を溶解する溶媒と、を含有
し、かつ、２５℃において比抵抗が８〜５０Ω・ｃｍで
あって、前記発色剤の内少なくとも１つの発色剤の分解
温度が１３０℃未満である構成を有するようにしたもの
である。

【００１３】この構成により、発色剤が電極表面に付着
することで、電極に印加する電圧の交流周波数を５ＭＨ
ｚより低くしても、インクジェット用のインクの電気分
解などの化学反応による、水素、酸素などの収縮消滅し
ない電気分解による気泡が発生しにくくなり、この気泡
が電極間およびノズル孔に滞留せずに、インクジェット
用インクに電流がスムーズに流れ、沸騰が安定し吐出が
正常に行われることで、吐出安定性、吐出応答性、連続
記録性、を向上させることができる。また、同時に電極
表面での溶解反応が抑制され、インクに電流が流れ、沸
騰が安定する。更に、電極に印加する電圧の交流周波数
を５ＭＨｚ以上に高くする必要がなくなり、駆動回路か
ら発生する不要幅射ノイズを低減することができ、また
駆動ドライバーの価格が低く抑えることができるという
作用を有する。

【００１４】また、次の一般式（化１）で表される化合
物を含有させることにより比抵抗を調整することができ
るという作用を有すと更に好ましい。

【００１５】Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺−Ｘ^- （化１） （但し、Ｒ₁，Ｒ₂及びＲ₃は、Ｈ、ＣＨ₂ＯＨ、Ｃ₂Ｈ₄Ｏ
Ｈ、炭素数１〜３を有するアルキル基、アリール基及び
炭素数１〜３を有するアルキレンから選ばれる基であ
り、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃は同種又は異種のものでも良い。Ｘ
としては、ハロゲン、ＣｌＯ₄、ＢＦ₄、ＰＦ₆、ＮＯ₃、
ＳＯ₄、ＢＯ₄、ＨＣＯＯＣＨ₃ＣＯＯから選ばれる基で
ある。Ｒ₁〜Ｒ₃は結合して環を形成しても良い。） インクジェット記録方式のヘッドは記録液を抵抗加熱ヒ
ーター等の熱発生源で加熱し、沸騰させその沸騰気泡の
膨張力により記録液をノズル等の方向制御機構から吐出
させ紙面上に印字させる方法、記録液に高電圧を掛け静
電場により記録液をノズル等の方向制御機構から吐出さ
せ紙面上に印字させる方法、圧電素子の機械的運動によ
り記録液に圧力を加え、その記録液をノズル等の方向制
御機構から吐出させ紙面上に印字させる方法、記録液に
磁性材料を加え外部磁場により記録液に運動エネルギー
を与えその記録液をノズル等の方向制御機構から吐出さ
せ紙面上に印字させる方法、導電材料を添加して記録液
に電気エネルギーを与え記録液の自己発熱より生じた沸
騰気泡の膨張力により記録液をノズル等の方向制御機構
から吐出させ紙面上に印字させる方法（通電発熱方式）
等多数の動作原理が提案され、実用化されている。これ
らの動作原理を実現させるための能動素子装置の構造も
様々な方法、構造、及び工法が提案されている。印字品
質の向上に伴いより高解像度の印字パターンが要求され
ているため、前記能動素子装置の殆どが薄膜技術により
形成されている。本発明のインクは上記原理のどの方式
でも使用できるが特に通電発熱方式に用いるのが好まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のインク
ジェット用インクは、発色剤と、添加剤と、前記発色剤
と添加剤を溶解する溶媒と、を含有し、かつ、２５℃に
おいて比抵抗が８〜５０Ω・ｃｍであって、前記発色剤
の内少なくとも１つの発色剤の分解温度が１３０℃未満
である構成を有している。この構成により、１３０℃以
下の分解温度を有する発色剤が通電加熱時の加熱により
分解され電極表面に付着し、電極に印加する電圧の交流
周波数を５ＭＨｚより低くしても、インクジェット用イ
ンクの電気分解などの化学反応による、水素、酸素など
の収縮消滅しない電気分解による気泡が発生しにくくな
り、この気泡が電極間およびノズル孔に滞留せずに、イ
ンクジェット用インクに電流がスムーズに流れ、沸騰が
安定し吐出が正常に行われることで、吐出安定性、吐出
応答性、連続記録性、を向上させることができる。ま
た、同時に電極表面での溶解反応が抑制され、インクに
電流が流れ、沸騰が安定する。更に、電極に印加する電
圧の交流周波数を５ＭＨｚ以上に高くする必要がなくな
り、駆動回路から発生する不要幅射ノイズを低減するこ
とができ、また駆動ドライバーの価格が低く抑えること
ができるという作用を有する。

【００１７】インクジェット用インクとしては水溶性、
油溶性どちらでも良い。臭い、安全性を考慮すると水溶
性の方が好ましい。インクジェット用インクには、発色
剤、添加剤としての、湿潤剤としてのアルコール類、界
面活性剤、グリコール類等の水可溶性有機溶媒、水、あ
るいはこれらの混合物を添加するのがにじみ、乾燥速
度、沸騰状態の調節、電極寿命、ノズル目詰まり等を防
止できるので好ましい。さらに耐久性を高めるために防
腐剤を添加するのが好ましい。

【００１８】次に本発明に使用できる構成の具体例を述
べる。色剤としては、発色剤，染料，顔料が用いられ
る。発色剤としては、特に分解温度が１３０℃未満のも
のとしてはメチレングリーン，ファストガーネットＧＢ
Ｃ等が用いられる。

【００１９】染料としては、アゾ染料，酸性染料，塩基
性染料，直接染料等が用いられる。顔料としてはカーボ
ンブラック，アゾレーキ顔料，不溶性アゾ顔料，縮合ア
ゾ顔料，キレートアゾ顔料，フタロシアニン顔料，ベリ
レン顔料，ベリノン顔料，アトラキノン顔料，キナクリ
ドン顔料，ジオキサジン顔料，チオインジゴ顔料，イソ
インドリノン顔料，キノフタロン顔料，塩基性染料型レ
ーキ，酸性染料型レーキ，ニトロ顔料，アニリンブラッ
ク，蛍光顔料，酸化チタン，酸化鉄等が用いられる。乾
燥防止剤としては、グリセリン，尿素，ソルビタン，ソ
ルビトール，イノシトール，キレート剤等が用いられ
る。分散剤としては、蛋白質類，天然ゴム類，セルロー
ス誘電体，天然高分子，イオン性高分子，陰イオン界面
活性剤，非イオン界面活性剤等が用いられる。発泡剤と
しては、イソプロピルアルコール，多価アルコールが用
いられる。酸化防止剤としては、ビタミンＣ，亜硫酸ナ
トリウム，ハイドロキノン，ピラゾリドン，ヒドラジン
等が用いられる。

【００２０】本発明には導電性のインクを使用すること
が特に好ましい。導電性インクについては米国特許第４
５３６７７６号に「染料の水性混合物から成る選択的な
インクジェット印刷機のためのインクにおいて、この混
合物が、１ｃｍ²当り１５ないし５０オームの比抵抗を
インクに与えるような量の加水分解塩から成ることを特
徴とするインク」が開示されている。特開平５−１７９
１８２号公報に「水と着色剤を含有するインクジェット
記録用水性インク組成物において、アルカノールアミン
またはエチレンオキシド付加物及びまたはプロピレンオ
キシド付加物と、ハロゲン化水素からなる塩を含有する
インク」が開示されている。また特公平２−５７８５号
公報には無機塩類について具体的な記載がある。本発明
に用いられる導電性付与剤としてはリチウム（Ｌｉ）等
からなるアルカリ金属化合物塩，硫酸アンモニウム，塩
化リチウム，塩化ナトリウム，塩化カリウム等の無機塩
類、及び有機塩類どちらでも良いが４級有機アンモニウ
ム塩の誘電体が好ましく使用できる。化合物の具体的な
例としては、モノエタノールアミン硫酸塩，ジエタノー
ルアミン硫酸塩，トリエタノールアミン硫酸塩，モノエ
タノールアミン硝酸塩，ジエタノールアミン硝酸塩，ト
リエタノールアミン硝酸塩，モノエタノールアミンリン
酸塩，ジエタノールアミンリン酸塩，トリエタノールア
ミンリン酸塩，ジメタノールアミン硫酸塩，トリメタノ
ールアミン硫酸塩，ジエチルアミン硫酸塩，トリエチル
アミン硫酸塩，ジメチルアミン硫酸塩，トリメチルアミ
ン硫酸塩，モノプロピルアミン硫酸塩，ジプロピルアミ
ン硫酸塩，トリプロピルアミン硫酸塩，フェニルアミン
硫酸塩，ジフェニルアミン硫酸塩，ジメチレンアミン硫
酸塩，トリメチレンアミン硫酸塩，ジエチレンアミン硫
酸塩，トリエチレンアミン硫酸塩，ジプロピレンアミン
硫酸塩，トリプロピレンアミン硫酸塩，ピリジン硫酸
塩，ピロール硫酸塩を挙げることができる。

【００２１】湿潤材は、水より沸点の高いものであり、
ノズル先端の乾燥を防止するために用いられる。湿潤材
としては、具体的には、ポリエチレングリコール，ポリ
プロピレングリコール，ブチレングリコール，ヘキシレ
ングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を
含むアルキレングリコール，例えばエチレングリコール
エチルエーテル，ジエチレングリコールメチルエーテ
ル，ジエチレングリコールエチルエーテル等のジエチレ
ングリコールの低級アルキルエーテル，グリセリン等が
挙げられる。多価アルコールは０．１〜１０重量％、好
ましくは０．５〜３．０重量％含有される。多価アルコ
ールが０．５重量％未満になるにつれ、インク乾燥によ
るノズル先端が目詰まり傾向となるのが認められ、多価
アルコールが３．０重量％を越えるにつれ、インク比抵
抗が上昇する傾向となるのが認められ、それぞれ好まし
くないことがわかった。

【００２２】溶剤は、水、及び、水と混合しうる有機溶
剤が挙げられる。有機溶剤としては、メチルアルコー
ル，エチルアルコール，ｎ−プロピルアルコール，イソ
プロピルアルコール等のアルキルアルコール，アセト
ン，ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコー
ル，ジメチルホルムアミド，ジメチルアセトアミド等の
アミド類，テトラヒドロフラン，ジオキサン等のエーテ
ル類，エチレングリコールモノメチルエーテル，レンブ
リコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール
類，水溶性高分子化合物等が挙げられる。溶剤として用
いられている水は、３０〜８０重量％、好ましくは５０
〜７０重量％含有される。水が５０重量％未満になるに
つれ、紙への浸透性が向上する傾向が認められ、水が７
０重量％を越えるにつれ、紙への浸透性が低下する傾向
が認められ、それぞれ好ましくないことがわかった。

【００２３】インクジェット用インクには、さらに、液
物性を調整するため、界面活性剤、ｐＨ調整剤、粘度調
整剤、その他、乾燥防止剤、分散剤、発色剤、酸化防止
剤等を添加する場合がある。

【００２４】表面張力調整剤はインクジェット用インク
の速乾性を上げるために添加すると同時にインクジェッ
ト用インクの蒸発も防止し、調整剤としては、水溶性有
機溶媒、界面活性剤を用いるのが好ましい。水溶性有機
溶媒は、上記溶剤の中より選択しても良い。界面活性剤
として具体的には、脂肪酸塩類，高級アルコール硫酸エ
ステル塩類，液体脂肪油硫酸エステル塩類，脂肪アルコ
ールリン酸エルテル塩類，二塩基性脂肪酸エステルのス
ルホン塩類，脂肪酸アミドスルホン酸塩類，アルキルア
リルスルホン酸塩類，ホルマリン結合のナフタリンスル
ホン酸塩類，アルキルピリジウム塩，ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル類，ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニールエーテル類，ポリオキシエイレンアルキルエス
テル類，ソルビタンアルキルエステル類，ポリオキシエ
イレンソルビタンアルキルエステル類を挙げることがで
きる。

【００２５】ｐＨ調整剤としては、調合されるインクジ
ェット用インクに悪影響を及ぼさずに、所望のｐＨ値に
調整できるものであればよいが、具体的には、低級アル
カノールアミン，アルカリ金属水酸化物の１価の水酸化
物，水酸化アンモニウム等が挙げられる。

【００２６】粘度調整剤は、インクジェット用インクの
粘度を調整するものであり、具体的には、ポリビニルア
ルコール，ヒドロキシプロピルセルロース，カルボキシ
メチルセルロース，ヒドロキシエチルセルロース，メチ
ルセルロース，水溶性アクリル樹脂，ポリビニルピロリ
ドン，グリセリン，アラビアゴムスターチ等が挙げられ
る。

【００２７】乾燥防止剤としては、グリセリン，尿素，
ソルビタン，ソルビトール，イノシトール，キレート剤
等が挙げられる。

【００２８】更に、印刷用紙に付着する場合のインクの
被膜の強度を補強するために、アルキッド樹脂，アクリ
ル樹脂，アクリルアミド樹脂，ポリビニルアルコール，
ポロビニルピロリドン等の樹脂重合体が添加されても良
い。また、アルコール，ホルマリン，オマシンナトリウ
ム等の防腐剤を添加するのが長期保存時の信頼性確保の
点で有利である。

【００２９】粘度を１０ｃｐ以下、好ましくは５ｃｐ以
下に行う。粘度が５ｃｐを越えるにつれ、インク滴のノ
ズル孔からの吐出に不都合が生じる傾向にあるのが認め
られ好ましくないことがわかった。また、表面張力は２
８〜５５ｄｙｎｅ／ｃｍ、好ましくは３０〜４５ｄｙｎ
ｅ／ｃｍである。表面張力が３０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満に
なるにつれ、印字の細線にじみが悪化し、印字濃度が低
下する傾向があることが認められ、表面張力が、４５ｄ
ｙｎｅ／ｃｍを越えるにつれ、色重ね印字の色にじみ性
が低下する傾向にあることが認められ、それぞれ好まし
くないことがわかった。ｐＨは６〜１０、好ましくは７
〜９である。ｐＨが６未満になるにつれ、染料の溶解安
定性が低下する傾向にあるのが認められ、ｐＨが１０を
越えるにつれ、染料の退色が発生する傾向にあるのが認
められ、それぞれ好ましくないことがわかった。

【００３０】本発明の請求項２に記載のインクジェット
用インクは、請求項１において、発色剤がメチレングリ
ーンである構成を有している。この構成によりメチレン
グリーンが電極印加時にインク加熱温度で速やかに分解
され電極表面を被覆するので電極による電気分解反応等
を抑制することができる作用を有する。

【００３１】本発明の請求項３に記載のインクジェット
用インクは、発色剤がファストガーネットＧＢＣである
構成を有している。この構成によりファストガーネット
ＧＢＣが電極印加時にインク加熱温度で速やかに分解さ
れ電極表面を被覆するので電極による電気分解反応等を
抑制することができる作用を有する。

【００３２】本発明の請求項４に記載のインクジェット
用インクは、次の一般式（化１）で表される化合物を含
有する構成を有している。この構成によって比抵抗を２
５℃において８〜５０Ω・ｃｍに調整できるとともにイ
ンクの目詰まりが防止できるという作用を有する。

【００３３】Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺−Ｘ^- （化１） （但し、Ｒ₁，Ｒ₂及びＲ₃は、Ｈ、ＣＨ₂ＯＨ、Ｃ₂Ｈ₄Ｏ
Ｈ、炭素数１〜３を有するアルキル基、アリール基及び
炭素数１〜３を有するアルキレンから選ばれる基であ
り、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃は同種又は異種のものでも良い。Ｘ
としては、ハロゲン、ＣｌＯ₄、ＢＦ₄、ＰＦ₆、ＮＯ₃、
ＳＯ₄、ＢＯ₄、ＨＣＯＯＣＨ₃ＣＯＯから選ばれる基で
ある。Ｒ₁〜Ｒ₃は結合して環を形成しても良い。） 比抵抗を調整する化合物としては、モノエタノールアミ
ン硫酸塩，ジエタノールアミン硫酸塩，トリエタノール
アミン硫酸塩，モノエタノールアミン硝酸塩，ジエタノ
ールアミン硝酸塩，トリエタノールアミン硝酸塩，モノ
エタノールアミンリン酸塩，ジエタノールアミンリン酸
塩，トリエタノールアミンリン酸塩，ジメタノールアミ
ン硫酸塩，トリメタノールアミン硫酸塩，ジエチルアミ
ン硫酸塩，トリエチルアミン硫酸塩，ジメチルアミン硫
酸塩，トリメチルアミン硫酸塩，モノプロピルアミン硫
酸塩，ジプロピルアミン硫酸塩，トリプロピルアミン硫
酸塩，フェニルアミン硫酸塩，ジフェニルアミン硫酸
塩，ジメチレンアミン硫酸塩，トリメチレンアミン硫酸
塩，ジエチレンアミン硫酸塩，トリエチレンアミン硫酸
塩，ジプロピレンアミン硫酸塩，トリプロピレンアミン
硫酸塩，ピリジン硫酸塩，ピロール硫酸塩等が用いられ
る。比抵抗の調整剤は２５℃において、８〜５０Ω・ｃ
ｍ、好ましくは１５〜２５Ω・ｃｍである。比抵抗が８
Ω・ｃｍ未満になるにつれ、インクジェット用インクの
導電性付与剤の含有量が多くなるので染料の溶解安定性
が低下しノズルの目詰まり性が悪化する傾向が認めら
れ、比抵抗が５０Ω・ｃｍを越えるにつれ、導電性化合
物の含有量が少なくなるので、電極に印加する電圧の交
流周波数を低くすると、基板上の化学反応を防止するこ
とができなくなり、電極が溶解されたり吐出安定性が悪
化する傾向が認められ、それぞれ好ましくない。

【００３４】（実施の形態１）発色剤であるカヤセット
ブラック００８（Ｎ）ピュアー（Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌ
ａｃｋ ００８（Ｎ）ｐｕｒｅ、日本化薬製染料）を３
重量％、メチレングリーン（和光純薬製）を０．０１重
量％、湿潤剤であるグリセリンを１重量％、モノエタノ
ールアミン硫酸塩を１６重量％、およびイソプロピルア
ルコールを４重量％を混合し、溶剤であるイオン交換水
を加えて全量が１００重量％となるように準備し、これ
らの原料を十分均一になるまで撹拌した後に０．４５μ
ｍのフロロポアフィルタ（住友電工製）で加圧濾過を行
い実施の形態１のインクジェット用インクを得た。

【００３５】ついで実施の形態１のインクジェット用イ
ンクの比抵抗、粘度、表面張力、ｐＨを測定した。

【００３６】比抵抗は堀場製作所製の導電率計（商品名
ＥＳ−１２）を用いて２５℃に調整した恒温槽中にて測
定した。粘度は山一電機製振動式粘度計（商品名ＶＩＳ
ＣＯＭＡＴＥ ＶＭ−１Ａ−Ｌ）を用いて計測した。表
面張力は協和科学製全自動平行式エレクトロ表面張力計
（商品名ＥＳＢ−Ｖ）を用いて、白金板によるウイルヘ
ルミー法（吊板式）によって計測した。ｐＨは東亜電波
工業製のｐＨメーター（商品名ＨＭ−２０Ｅ）を用いて
測定した。その測定結果は、２５℃において、比抵抗は
２０Ω・ｃｍを有し、粘度は２．０ｃｐ、表面張力は５
０ｄｙｎｅ／ｃｍ、ｐＨは６．８であった。

【００３７】インク室に露出していない電極と基板上に
有機高分子あるいはセラミックス等の絶縁膜を塗布また
は蒸着法やスパッタ法により形成する。この絶縁膜と電
極を積層した基板上にエキシマレーザ加工機により形成
されたノズル孔を有する樹脂シートとノズル孔の中心が
２つの電極の中心と一致するように接着剤で接着する。
絶縁膜に使用する有機高分子はポリイミド、ポリアミド
イミド、尿素樹脂、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，フ
ッ素樹脂，アクリル樹脂，及びシリコン樹脂等が挙げら
れるがポリイミド等の耐熱性高分子が特に好ましい。ま
た、ゾルゲル法に用いられる金属アルコキシドを使用し
ても良い。

【００３８】さらに及びまたは、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，
ＴｉＯ₂等の金属酸化物を蒸着法やスパッタ法にて形成
する。樹脂シートとしてはポリイミド，ポリアミドイミ
ド，ポリエーテルスルホン，ポリフェニレンスルフィ
ド，ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性のエンジニ
アリングプラスチックが使用できるが耐インク性、レー
ザ加工性を考慮するとポリイミド、ポリエーテルスルホ
ンが好ましい。接着剤としてはエポキシ樹脂，ポリイミ
ド樹脂，トリアジン樹脂，アクリル樹脂，ポリウレタン
樹脂，シリコン樹脂，尿素樹脂等の熱硬化性樹脂が使用
できる。可撓性を付与するためにニトリルゴム，シリコ
ンゴム，ナイロン，ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂
を添加することもできる。また、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，
ＴｉＯ₂等の金属酸化物の微粉を充填剤として添加して
もよく、また接着性を向上するためにカップリング剤を
適量添加しても良い。耐インク性、耐熱性を考慮すると
エポキシ樹脂やポリイミド樹脂が好ましい。接着剤は所
定の膜厚を得る濃度に有機溶剤で希釈し、あらかじめ樹
脂シートに塗布した後、加熱により溶剤を揮発させ接着
剤層を形成する。

【００３９】エキシマレーザを接着剤面側から入射し、
樹脂シートにノズル孔を形成する。エキシマレーザ加工
時に接着剤表面にポリイミド等の耐熱性プラスチックフ
ィルムを保護シートとして貼り付けて加工すると、高温
の加工くずが接着剤に直接接触しないので接着性が低下
しない。ノズル孔を有する樹脂シートと基板の接着はラ
バー加圧法等により行う。接着温度は接着剤の硬化温度
に応じて適宜行う。加圧力は接着剤が浮いたり、しみだ
さない最適荷重で行う。

【００４０】本発明に使用されるインクカートリッジ
は、インクを吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドに供給
するインクを貯蓄するインクタンクが一体に構成された
一体型でも、前記記録ヘッドと前記インクタンクが着脱
自在に構成された分離型でも良い。インクタンクから記
録ヘッドまでのインク流路間には、吐出に悪影響を与え
るインク内の異物や気泡をトラップするためにフィルタ
ーを設けることが望ましい。

【００４１】フィルターは１０ミクロン程度の濾過粒度
を有するようにステンレス等の金属を立体的に編んだも
のが信頼性の面で有利である。

【００４２】印字品質を向上させるための条件として、
インク吐出口に静的な負圧をかけておくことの重要性が
かねてから知られている。負圧をかけることによってイ
ンク吐出口部分の液面が負メニスカスとなり、インクを
内部に引き込み、着弾精度の向上、余分液滴（エキスト
ラドット）の減少等を防ぐことができる。インク吐出口
の負圧を発生させるために、インクタンク内にポリウレ
タンフォームで構成されたスポンジを充填させたり、イ
ンクタンク内外にバネ部材を設ける等の負圧発生手段を
配設することが望ましい。

【００４３】本発明が使用される記録装置は、１個また
は複数の記録ヘッドをキャリッジに搭載し、被記録材の
前面を主走査方向に往復移動しながら記録ヘッドにより
インクを吐出し、被記録材は副走査方向に所定の量だけ
送られることで記録を行う所謂、シリアル型記録装置で
も、記録ヘッドが被記録材の主走査方向全幅にわたって
設けられ、被記録材が副走査方向に所定の量だけ送られ
ることで記録を行う所謂、ライン型記録装置でもどちら
でも良い。

【００４４】また、１個または複数の記録ヘッドをキャ
リッジに搭載し、被記録材の全面を主走査方向、および
副走査方向に移動しながら記録ヘッドよりインクを吐出
し、記録する所謂プロッタ型記録装置でも良い。

【００４５】図５はパルス電圧印加手段を制御する信号
発生部のタイミングチャートである。このタイミングチ
ャートに従ってパルス信号ｉ〜ｊのタイミング動作を説
明する。今印字データｇがハイの時即ち印字が指令され
た時、ＡＮＤ回路１２及びＯＲ回路１６によって、出力
ｈは印字時のオンタイム設定信号ｅを選択した信号にな
る。同様に印字データｇがローの時即ち印字が指令され
ない時、ＮＯＴ回路１１、ＡＮＤ回路１３及びＯＲ回路
１６によって、出力ｈは非印字時のオンタイム設定信号
ｆを選択した信号になる。更にこのイネーブル信号ｈと
基本パルス信号ｃ及びｄをＡＮＤ回路、１４、１５に入
力することにより、パルス信号ｉ及びｊを得る。つまり
印字時は、ｔ１期間、非印字時（ダミー印字）はｔ２期
間だけ基本パルスｃの周波数及び位相でトランジスタＱ
１、Ｑ２をスイッチングし、基本パルスｄの周波数及び
位相でトランジスタＱ３、Ｑ４をスイッチングすること
になる。

【００４６】図６はインク温度−インク比抵抗特性との
関係図である。このグラフからわかるように、インク温
度が下がるとインク比抵抗が下がる。つまりインクに電
流が流れやすくなることがわかる。

【００４７】図７は印字による電極部のインク温度変化
の説明図である。今、仮に、時間０でインク温度が２０
℃、インク温度７０℃までプリヒートする。時間５Ｔで
連続印字を開始すると 印字電力／ドット＝Ｐ１ で設計すれば、常にインク温度は７０℃に保たれる。

【００４８】しかし間欠印字であればグラフのように５
Ｔから９Ｔまで印字がなければ、エネルギーを投入する
ことがなくインク温度が序々に降下し、沸騰しにくくな
ると共にインクに電流が流れにくくなり、１０Ｔで印字
ができなくなる。

【００４９】本発明では非印字期間にダミー印字を行い インク保温エネルギー／ドット＝Ｐ１＊ｔ２ ＝Ｅ２ ＝奪われるエネルギー／Ｔ期間 次に、実施の形態１のインクジェット用インクの性能試
験を行った。

【００５０】実施の形態１のインクジェット用インクを
図１に示した通電発熱方式のインクジェットを用いて、
（表１）に示した条件で印字を行った。

【００５１】

【表１】

【００５２】吐出安定性を調べる試験として、実施の形
態１のインクジェット用インクを１０ＫＨｚの間隔で連
続して１０時間電圧を印加した時の電極の状態１０時間
連続記録性（インク滴の吐出状態）を観察し、

【００５３】

【表２】

【００５４】画像評価として、プリンター用紙に付着し
た時のドット周辺部の乱れを各々観察し、その結果を
（表２）に示した。

【００５５】この（表２）から明らかなように、本実施
の形態によるインクジェット用インクは、電極状態およ
び記録性の経時劣化がほとんどなく、また、ドット周辺
部の乱れも全く見られないという点で後述の比較例と比
べ優れた効果が得られることがわかった。

【００５６】以上のように本実施の形態によれば、メチ
レングリーンを含有しているので、電極に印加する電圧
の交流周波数を低くしても、電極状態の経時劣化はほと
んどなく、吐出安定性の経時劣化も全く観察されないこ
とがわかった。

【００５７】（実施の形態１）図９はメチレングリーン
含有量と沸騰特性との関係図である。メチレングリーン
含有量限度は０．０８重量％であり、これを越えると電
極表面への染料分解物付着量が増大し、沸騰特性が悪化
する。また、メチレングリーン含有量が０．００５重量
％未満であると添加した効果が認められないことがわか
った。

【００５８】（比較例１、２）第１比較例として、メチ
レングリーンを添加せずに他は実施の形態１と同様のイ
ンクジェット用インクを製造した。第２比較例として、
メチレングリーンを０．１重量％含有させる以外は実施
の形態１と同様にしてインクジェット用インクを製造し
た。

【００５９】第１及び第２比較例のインクジェット用イ
ンクを、実施の形態１と同様にして性能試験を行い、結
果を（表２）に示した。

【００６０】この（表２）から明らかなように、第１比
較例によるインクジェット用インクは、第１実施の形態
に比較して、沸騰特性の改善が見られず、電極が溶解傾
向にあることが観察され、記録性も７〜８時間で不安定
になることがわかった。第１比較例によるインクジェッ
ト用インクは、電極駆動条件を５ＭＨｚ３ＯＶにする
と、記録性、画像安定性は良好であった。第２比較例に
よるインクジェット用インクは染料分解物付着量増大に
よる沸騰特性の悪化が観察され、記録性も２〜３時間で
吐出性が不安定になるという点で問題があることがわか
った。

【００６１】（実施の形態２）発色剤であるカヤセット
ブラック００８（Ｎ）ピュアー（Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌ
ａｃｋ ００８（Ｎ）ｐｕｒｅ、日本化薬製染料）を３
重量％、ファストガーネットＧＢＣ（ＳＩＧＭＡ製）を
０．０１重量％、湿潤剤であるグリセリンを１重量％、
モノエタノールアミン硫酸塩を１６重量％、およびイソ
プロピルアルコールを４重量％を混合し、溶剤であるイ
オン交換水を加えて全量が１００重量％となるように準
備し、メチレングリーンの代わりにファストガーネット
ＧＢＣ・硫酸塩を使用した以外は実施の形態１と同様に
してインクを製造・性能試験を行い、結果を（表２）に
示した。

【００６２】この（表２）から明らかなように、本実施
の形態によるインクジェット用インクは、実施の形態１
同様に電極状態および記録性の経時劣化がほとんどな
く、また、ドット周辺部の乱れも全く見られないという
点で優れた効果が得られることがわかった。

【００６３】第２実施の形態のファストガーネットＧＢ
Ｃ・ＳＯ₄塩の代わりにファストガーネットＧＢＣ・Ｂ
Ｆ₄塩を用いても実施の形態２と同様の結果が得られ
た。

【００６４】以上のように本実施の形態によれば、ファ
ストガーネットＧＢＣを含有しているので、電極に印加
する電圧の交流周波数を低くしても、電極状態の経時劣
化はほとんどなく、吐出安定性の経時劣化も全く観察さ
れない。

【００６５】（実施の形態３〜８）実施の形態１の発色
剤であるカヤセットブラック００８（Ｎ）ピュアーの代
わりの発色剤として次の化合物を用いて他は実施の形態
１と同様にしてインクジェット用インクを製造した。

【００６６】第３実施の形態として、ＢＡＹＳＣＲＩＰ
Ｔ ＢＬＡＣＫ ＢＳ（バイエル製染料）、第４実施の
形態として、Ｄｕａｓｙｎ Ｄ．Ｂｌａｃｋ ＨＥＦＳ
ＦＶＰ３３２（ヘキスト性染料）、第５実施の形態とし
て、Ａｉｚｅｎ Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ ３０００
Ｓ（保土■谷化学製染料）、第６実施の形態として、Ｋ
ａｙａｓｅｔ Ｙｅｌｌｏｗ Ｊ−００５（日本化薬製
染料）、第７実施の形態として、Ｋａｙａｓｅｔ Ｒｅ
ｄ Ｊ−０１１（日本化薬製染料）、第８実施の形態と
して、Ｋａｙａｓｅｔ Ｃｙａｎ Ｊ−３０１（日本化
薬製染料）を用いた。

【００６７】第３〜第８実施の形態を実施の形態１と同
様にして性能試験を行い、結果を（表３）〜（表４）に
示した。

【００６８】

【表３】

【００６９】

【表４】

【００７０】この（表３）〜（表４）から明らかなよう
に、本実施の形態によるインクジェット用インクは、電
極状態および記録性の経時劣化がほとんどなく、ドット
周辺部の乱れも全く見られないという点で優れた効果が
得られることがわかった。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明は、発色剤の内少な
くとも１つの発色剤分解温度１３０℃未満である構成と
することにより、その発色剤が電極表面に付着すること
で、電極に印加する電圧の交流周波数を５ＭＨｚより低
くしても、インクジェット用インクの電気分解などの化
学反応による、水素、酸素などの収縮消滅しない電気分
解による気泡が発生しにくくなり、この気泡が電極間お
よびノズル孔に滞留せずに、インクジェット用インクに
電流がスムーズに流れ、沸騰が安定し吐出が正常に行わ
れることで、吐出安定性、吐出応答性、連続記録性を向
上させることができる。また、同時に電極表面での溶解
反応が抑制され、インクに電流が流れ、沸騰が安定す
る。更に、電極に印加する電圧の交流周波数を５ＭＨｚ
以上に高くする必要がなくなり、駆動回路から発生する
不要幅射ノイズを低減することができ、また駆動ドライ
バーの価格が低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インク吐出装置の断面模式図

【図２】従来のインクジェットヘッドの要部断面図

【図３】図１のＡ−Ａ′線断面図

【図４】ヘッド駆動回路を示す図

【図５】信号発生部のタイミングチャート

【図６】インク温度−インク比抵抗特性との関係図

【図７】印字による電極部のインク温度変化の説明図

【図８】ドット径の階調制御の説明図

【図９】メチレングリーン含有量と沸騰特性との関係図

【符号の説明】

１ インク室 ２ 導電性インク ３ インクタンク ５ 電極 ６ 電源 ７ 電源のスイッチ ８ ノズル ９ 記録紙 １０ インク滴 ２２ ノズル ２３ ノズルプレート ２４ 基板 ２６ 絶縁部材 ２７ 圧力室 ２８ 信号発生部 ３０ インク流路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発色剤と、添加剤と、前記発色剤と添加剤
   を溶解する溶媒と、を含有し、かつ、２５℃において比
   抵抗が８〜５０Ω・ｃｍであって、前記発色剤の内少な
   くとも１つの発色剤の分解温度が１３０℃未満であるこ
   とを特徴とするインクジェット用インク。
2. 【請求項２】発色剤がメチレングリーンである請求項１
   に記載のインクジェット用インク。
3. 【請求項３】発色剤がファストガーネットＧＢＣである
   請求項１に記載のインクジェット用インク。
4. 【請求項４】次の一般式（化１）で表される化合物を含
   有することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１
   に記載のインクジェット用インク。 Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺−Ｘ^- （化１） （但し、Ｒ₁，Ｒ₂及びＲ₃は、Ｈ、ＣＨ₂ＯＨ、Ｃ₂Ｈ₄Ｏ
   Ｈ、炭素数１〜３を有するアルキル基、アリール基及び
   炭素数１〜３を有するアルキレンから選ばれる基であ
   り、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃は同種又は異種のものでも良い。Ｘ
   としては、ハロゲン、ＣｌＯ₄、ＢＦ₄、ＰＦ₆、ＮＯ₃、
   ＳＯ₄、ＢＯ₄、ＨＣＯＯＣＨ₃ＣＯＯから選ばれる基で
   ある。Ｒ₁〜Ｒ₃は結合して環を形成しても良い。）